文摘：回收瀝青路面(RAP)是有益的，因為它提供和降低建設成本，同時增加環境的可持續性。本研究的主要目的是調查埃及RAP的最佳實踐，以確定使用100% RAP代替原始集料和瀝青的效果。研究了熱塑性彈性體聚合物作為瀝青改性劑的效果。同時，改善機械和物理特性，從而提高瀝青路面的質量，提高瀝青路面使用年限，降低成本。

製備了不同wt.%的納米丙烯酸酯共聚物，並對其進行了傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、分子量(Mwt)、熱重分析(TGA)和透射電鏡(TEM)測試。4 wt。以製備的納米乳液共聚物的%與原瀝青混合作為聚合物改性劑，提高了RAP的使用性能。對改性粘合劑進行了試驗。所進行的試驗包括滲透、運動粘度、軟化點和比重。馬歇爾混合設計類型的應用熱拌瀝青(HMA)、溫拌瀝青(WMA)和就地冷再生瀝青(CIR)。採用了四種不同的混合設計;控制混合料中含有HMA的初拌瀝青，其他三種混合設計分別為HMA、WMA和CIR的聚合物改性瀝青(PMA)，研究結果表明，採用製備的納米乳液共聚物的4% wt.%製備HMA和WMA，比控制混合料和CIR具有更高的穩定性。

關鍵詞:丙烯酸酯共聚物;再生瀝青路面;改性瀝青;熱拌瀝青;溫拌瀝青;就地冷再生。

介紹

RAP是由集料和瀝青粘合劑從熱拌瀝青(HMA)混合物，已刪除和回收現有的路面。RAP中的骨料塗以老化(氧化)瀝青粘合劑[1,2]。自20世紀70年代以來，RAP成功地應用於表面HMA混合物中，比例一般在20%左右。與使用較高RAP含量有關的一個問題是，合成的混合物可能會變得過於堅硬，從而可能導致該領域的失敗。增加的剛度是由於在說唱老粘合劑。隨著時間的推移，瀝青混凝土混合料剛度增加的主要因素是瀝青粘結劑在[5]分子水平上的氧化。隨著瀝青價格的上漲

水泥及隨後的價格波動，進一步加大了行業的回收力度。最近，隨著瀝青水泥成本的急劇增加，RAP的使用已經成為另一種"黑金"。熱拌瀝青行業正在不斷尋求技術改進，以生產可持續的、經濟有效的、環保的[8]混合料。一個合乎邏輯的方法來實現這樣的混合物是使用現成的回收材料，如RAP。推進環境管理,行業已經使用的WMA技術允許生產瀝青混合物的溫度在17°54°C (30°- 100°F)低於典型的熱拌瀝青[9],其中冷就地回收(CIR)是處理和瀝青或治療。

現有HMA路面化學添加劑在不加熱的情況下產生的還原鋪裝層[10]。再生添加劑可以用來抵消RAP粘結劑的剛度，因此可以在HMA中使用RAP。已有文獻表明，聚合物、共聚物和三元共聚物由於具有吸附性能，可攜帶返青劑，以恢復RAP粘結劑[11]的性能。納米乳液共聚物是通過HMA、WMA或CIR引入到瀝青混合料中作為瀝青改性劑的一種顆粒非常小的聚合物。聚合物的加工性能、電性能、化學性能、熱穩定性、機械穩定性和環境穩定性等許多性能影響著其作為有機防護塗層[12]的適用性和可靠性。聚合物與瀝青的相容性應足夠高，以避免分離相。苯乙烯-丙烯酸丁酯(St-BuA)是改善瀝青路面[13]性能的共聚物之一。本研究是對RAP[14]瀝青混合料性能和耐久性進行更廣泛研究的一部分。研究分為三個階段:第一個階段是對RAP瀝青的提取和固體材料的評價。第二階段，製備St-BuA共聚物，並對納米乳液聚合物的物理特性進行了測試;採用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、分子量(Mwt)、熱重分析(TGA)、透射電鏡(TEM)對瀝青進行改性，改善瀝青的性能。馬歇爾穩定性的應用是實驗的最後階段。瀝青作為HMA、WMA、CIR三種符合馬歇爾特性的瀝青，在高負荷、高工作溫度和低溫條件下均表現出良好的抗應力性能。HMA設計採用初拌瀝青作為控制混合料和熱拌瀝青[17]。研究了聚合物改性瀝青對製備的納米乳液物理性能的影響。本研究的目的是通過觀察[19]混合料設計的馬歇爾特性，從瀝青混合料和瀝青的性能方面對RAP混合料進行綜合表徵。

問題陳述

儘管最近在瀝青混合料中添加RAP的設計方面取得了進展，但埃及仍對法規保持謹慎，以避免與回收過程相關的耐久性問題。

需要對現有規範進行修改，以確保RAP混合的重用將帶來令人滿意的性能。

工作目標

本研究的主要目的是探討埃及RAP的最佳實踐。同時，改善瀝青路面的力學和物理特性，從而提高瀝青路面的質量，提高瀝青路面的使用壽命，降低成本。本研究的其他目標如下:

1.確定使用100% RAP代替原始集料和瀝青的效果。

2.研究了熱塑性彈性體納米乳液共聚物改性瀝青的效果。

3. 研究了改性瀝青用量對瀝青混合料性能的影響。

實驗

材料

St-BuA單體、十二烷基醚硫酸鈉(SLS)、每硫酸鉀(KPS)、乙酸鈉和丙烯酰胺均來自Sigma-Aldrich公司。從BASF中得到了Texapon P和壬基苯酚"NP30"。十六烷基醇是從陶氏化學公司獲得的。氫氧化銨由El-Nasr製藥化學公司生產。本研究中使用的RAP是從埃及開羅-亞歷山大路的高速公路路面上獲得的。

方法和技術

苯乙烯-丙烯酸丁酯-聚合物[20]的製備

聚合在裝有迴流冷凝器、溫度計和機械攪拌器的500ml 3頸燒瓶中進行。均質化的溫度,聚合分別為25和80ºC,和氮在聚合步驟清除。不同比例的St-BuA共聚物的配方見表1和方案1。在此過程中，表面活性劑的數量被分為兩部分，即A和B的比例為1:3，過程包括以下步驟:

1.將含有苯乙烯和丙烯酸丁酯的A組分在少量去離子水中乳化，以3500 rpm的速度勻漿15- 20min，形成預乳化C。

2.10%的C被播種到含有B的反應器中;de-ionized水和pH值調節器,在15分鐘與低速機械攪拌器(80 rpm)和在80ºC。膠束形成的允許時間是額外的15分鐘。

3.將丙烯酸和丙烯酰胺單體加入到C部分(90%)的其餘部分中，在均質器下勻漿5-10 min。

4.然後在150分鐘內通過滴液漏斗將酸性乳狀液加入反應器。

5.在步驟2和步驟4中，在反應器中連續滴加引發劑溶液。

6. 所有材料加入後，繼續聚合反應2h，反應混合物恆溫50℃，再與氫氧化銨水溶液中和，pH值為8。

方案1。製備的苯乙烯-丙烯酸丁酯納米乳液共聚物的化學結構。

採用傅里葉變換紅外(FTIR)、透射電鏡(TEM)、熱重分析(TGA)和分子量(Mwt)對製備的納米乳液三元共聚物進行了表徵。這些測試是在埃及國家研究中心進行的。

A. 傅里葉變換紅外(FTIR)

用JASCO FTIR紅外光譜法對乾燥樣品的共聚物組成進行了表徵6100在4000 - 400 cm-1範圍內使用KBr微丸。用紅外光譜法對製備的樣品進行官能團檢測。

B。用透射電鏡觀察了聚合物顆粒的形貌。在透射電鏡中，乾燥的樣品必須轉移到超高真空中，並由高能電子束(例如100 keV)照射。在理想情況下，大約1納米的橫向分辨率是可以實現的。為進行透射電鏡分析，將乳膠用蒸餾水稀釋，滴一滴將稀釋後的乳膠置於碳包覆的網格上，在析液中乾燥，然後用1 - 2滴0.8 wt. %的磷鎢酸水溶液(PTA)對顆粒進行染色。

C。熱重分析(TGA)

TGA分析採用美國哥倫比亞島津TGA - 50熱重分析儀，在室溫至600℃範圍內氮氣氣氛中，升溫速率為10℃/min。

D。分子量(Mwt)

樣品0.01 g溶於2 ml of

然後用siring過濾器過濾THF溶劑0.45微米，並將樣品放入凝膠滲透色譜(GPC)裝置中。採用德國安捷倫1100系列，探測器:折射率。四氫呋喃溶劑(聚苯乙烯標準)Plgel粒度(5µm),孔隙類型的3列(100年、104年和105年A0)系列7.5 * 300毫米。

改性瀝青的製備

計算數量的處女瀝青加熱溫度不超過90ºC。

為提高瀝青的耐久性，在原瀝青中加入表面活性劑NP9 10 wt.%。添加nanoemulsion共聚物是慢慢在80ºC - 90ºC 2, 4 & 6 wt. %的瀝青。將St- BuA共聚物在2000轉/分高速攪拌機中攪拌2小時。採用常規瀝青滲透試驗(ASTMD5 - 06)、軟化點試驗(ASTMD36 - 06)、比重試驗(ASTMD70 - 09)、運動粘度試驗(ASTMD2170 - 10)對初拌瀝青和聚合物改性瀝青試樣(PMAs)進行了表徵。

固體材料的特性

從RAP中提取瀝青後得到固體材料，用洛杉磯機(ASTMC131 - 14)進行了篩分分析(ASTMC136-14)、耐磨性測試(ASTMC128-15 &127 -)和容重測試(ASTMC128-15 &127 -)

馬歇爾混合料配合比設計

馬歇爾混合設計方法最初是由密西西比高速公路部門的布魯斯·馬歇爾於1939年提出的。馬歇爾混合料設計方法的主要思想是選擇滿足最小穩定度和流量範圍的合適密度的瀝青粘結劑含量。在本試驗中，集料和瀝青試樣在雙側混合壓實。根據溫度HMA、WMA、CIR對衝擊進行分類，對每一壓實瀝青混合料試樣進行穩定性和流量測試，計算單位重量和空隙率，確定最佳瀝青摻量。馬歇爾混合設計參考ASTM D-6927 - 15和AASHTO T-245 - 2012

瀝青路面混合料設計試樣的製備

採用馬歇爾試驗方法(ASTM D-6927 - 15 & AASHTO T-245 - 2012)製備瀝青路面混合料[21,22]，包括三種類型的設計;HMA、WMA和CIR.對於每一個壓實的瀝青混合料試樣

測量了瀝青的穩定性和流量，計算了單位重量和空隙率，確定了最佳瀝青含量。在這一步中;採用馬歇爾試驗方法，製備了初拌瀝青和改性瀝青熱拌瀝青。所有的混合料都是根據埃及規範規定的密實級配熱拌瀝青(密實級配4D)粘結層極限設計的;

混合料(1):"控制混合料"由HMA添加到RAP中的原瀝青AC組成。

Mix(2):由PMA組成，HMA在RAP中加入4 wt.%St- BuAcopolymer。

Mix(3):由PMA組成，使用WMA在RAP中加入4 wt.%St- BuAcopolymer。

Mix(4):由PMA組成，CIR加入4 wt.%St- BuAcopolymer到RAP中。

結論

由共聚物組合物改性的瀝青符合埃及標準規範的要求，具有使用特殊聚合物改性劑St- BuA共聚物的典型特徵。本研究以三種不同的瀝青混合料設計方案為研究對象，探討聚合物改性瀝青混合料的效果，以提高瀝青路面的質量，降低瀝青的成本。在本研究中，採用馬歇爾混合設計對三種不同類型的HMA、WMA和CIR進行了RAP混合料使用效果的評價。

本研究以4 wt.%的St- BuA共聚物作為聚合物改性瀝青PMA，採用馬歇爾混合設計HMA、WMA和CIP。研究結果表明，碾壓後的瀝青混合料的穩定性發生了變化，其中以3.88%的瀝青為最優瀝青含量在1.65 - 1.97%之間，哪一種聚合物的改性率是0。066- 0.078%。所有HMA、WMA和CIP的混合類型都達到了穩定和所有其他要求的要求，這將導致瀝青混合料的生產具有更高的性能和更長的使用壽命。

以納米乳液共聚物為改性劑，按要求的規格對其進行了改性，並對改性後的RAP進行了研究。